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【技术】我国高岭土行业科技创新与展望

 打虎将 2019-02-13

1 我国高岭土资源与消费状况

1.1 资源概况

我国高岭土资源类型齐全、储量较丰富,但分布分散规模较小。目前我国高岭土矿点有700多处, 200多处矿点已探明储量为35亿t,矿点较为分散。其中非煤系高岭土15亿t(1),煤系高岭土20亿t(1)


根据现有资源开发情况,近年来我国一些省份发现储量较大或质量有特色的高岭土主要为:广西合浦5亿t;福建龙岩漳平、上杭中村、武平湘店以及福建漳州大约各有1 000t以上的杂质含量较高的高岭土;云南景洪200t、白度达到国际一流的高岭土;贵州文山有假六方片状发育非常完美、白度高、含矿率高的高岭土,储量不详,估计1 000t以上。

我国高岭土资源量远大于探明储量,但非煤系高岭土优质储量不多,而煤系高岭土由于纯度高、储量大将成为我国高岭土资源开发的长期亮点。远景储量及推算储量:煤系高岭土180亿t;非煤系高岭土超过20亿t

1.2 资源类型及产区

我国高岭土大致归纳为:两大类型、三大成因、五大产区。

1.2.1 资源类型

1)按传统分类(两大类型):硬质高岭土(煤系建造高岭土)、软质高岭土(水洗土)

2)按地质成因分类(三大成因):风化型、热液蚀变型、沉积型。

1.2.2 五大产区

1)茂名高岭土产区:造纸涂料原料——茂名土;

2)龙岩高岭土产区:高档日用、美术瓷原料——龙岩土;

3)苏州高岭土产区:催化剂载体及化工原料——苏州土;

4)合浦高岭土产区:建筑陶瓷原料——建议称为合浦土;

5)北方煤系高岭土产区:建筑、涂料、油漆及造纸涂料——煤系土。

上述5大产区产量约占全国70%以上,在资源类型方面也有主要的代表性。

1.3 消费现状及预测

未来几年我国高岭土消费需求仍将保持增长态势,主要增长在陶瓷和造纸两大应用领域(2)


我国高岭土消费仍然以陶瓷为主,主要原因是我国是陶瓷消费和生产大国,世界陶瓷出口量的80%以上来自中国。我国高端用高岭土(如造纸)消费量较少,而且2030t来源于进口,预计到2010年,造纸消费只有34%,而国际造纸消费为60%。国内低端陶瓷制品生产因高能耗低附加值将被逐步淘汰,因此国内未来造纸用高岭土增加以及替代进口高岭土,是业内一项重要的任务。

2 科技创新促进我国高岭土快速发展

上世纪7090年代,由当时的国家几大部委联合组织的一批“七五”、“八五”科技攻关项目的完成,改变了我国高岭土加工技术落后的状态,同时,茂名、龙岩、煤系高岭土的发现及选矿、煅烧研究成果的完成,也改变了我国高岭土行业的结构。茂名、龙岩、北方煤系土及合浦高岭土资源陆续开发以来,地方对高岭土增加投资,众多技术力量集中在高岭土开发。随着我国经济快速发展,高岭土产量也大幅增长,经过10多年努力,已形成对各类高岭土资源开采、加工比较完善的工艺、生产方法和产品特色,主要发展动力来自于企业科技创新的推动。

1)超细、除铁、煅烧技术促进煤系高岭土产品在造纸填料、油漆及墙体涂料应用大发展

主要产品特征:2μm90%,白度≥90。具体创新:设备大型化、直焰式煅烧窑开发应用,产品技术指标已经达到一般国际水平。

2)超细、漂白、降粘技术突破应用于广东茂名造纸用高岭土

主要产品特征:白度≥90,粘浓度≥71%,细度2μm90%。具体创新:500型剥磨机使用,漂白剂、降粘剂开发,茂名高岭科技有限公司造纸涂料级替代进口高岭土,产量达到10t,市场占有率15%

3)超导磁选机应用于合浦高岭土

超导磁选机(3)提供5T的磁场(由一个工作温度为4.2K的超导线圈产生,国际冷却技术有限公司1989年制造),合浦十字路高岭土矿区北风塘矿段矿中的弱磁性矿物多为硅酸盐铁矿物形式存在,磁选工艺对于降低K2O/Na2O含量、提高白度的幅度比较大,国内仅有一台。产品特征:产量高,Fe2O3降低30%K2O降低40%,用于造纸、油漆、填料、涂料。兖矿北海高岭土公司20062007年选精矿超过25t,是目前全国最大的高岭土选矿基地,产品在广东佛山建材有较大的占有率。


4)高催化活性和生物酶专用高岭土

苏州中国高岭土公司开发的S型高岭土产品主要应用于国内炼油行业,作为一种对重质油具有强催化、裂化能力的新型催化剂基质材料,能够提高催化剂的水热稳定性、渣油裂化和抗重金属等方面的性能。产量45t,市场占有率80%。生物酶专用高岭土,它不仅运用了传统的生产方法,而且采用了有机酸处理并且循环使用、零排放的工艺,单价3 0004 000/t左右,年消费量5 000t左右,市场潜力仍然较大,具有较高的经济效益。

苏州成立了高岭土功能材料工程研究中心,作为科研平台来重点建设,承担和完成国家“七五”、“八五”、“九五”和省部级各类科研项目(课题)10余项,企业开发项目50多项,企业重视并且极大的发挥了技术骨干的作用。

5)高档陶瓷用超级高岭土加工技术

除铁技术:Φ750-300-1.5T型高梯度磁选机用于顺磁性高岭土除铁,已在龙岩高岭土有限公司应用, Fe2O3含量0.85%降为0.25%,是目前国内除铁效果最好的实例。

超细改性:-2μm含量75%95%,烧成白度≥93,可塑性指数≥1.2,抗折强度≥2.5MPa。产品技术水平达到国际先进水平,2 000/t;用于高档日用骨质瓷、美术瓷。

龙岩高岭土有限公司承担了福建省重大科技项目、龙岩市科技项目、北海大型选矿及陶瓷应用中试项目,产品获得省优秀新产品称号,福建省名牌和建材行业知名品牌,公司是福建省高新技术企业、公司技术中心是省级技术中心、国家非金属矿工业深加工工程技术中心龙岩分中心。公司与厦门大学、武汉理工大、中南大学、中材非矿苏州设计院等建立了实质性的产学研合作平台。

6)中国非金属矿行业选矿自动化生产技术

龙岩高岭土有限公司已投资200多万元建成全国非金属矿行业第一条矿浆自动化配浆及设备工艺监控生产线,能够完成选矿、超细改性、漂白、配浆作业和监控一体化管理,实现电脑联机配矿能力达到10t,可以配出多档次、多品种、优质稳定的高档陶瓷配方原。整套工艺技术填补了国内空白,产品技术指标达到同行业国际先进水平。

3 我国高岭土行业长期发展的几点思考

我国高岭土行业已发展到崭新的阶段,在这个阶段似乎产销饱和、技术成熟、市场有限、优质资源也不多。五大产区高岭土初具规模,成为行业细分应用领域的龙头企业,但是从深层次及国际发展眼光看,还需业内人员冷静对待,需要思考的问题还很多。

1)产业集中度有所提高,但企业规模偏小,不利于产业发展。目前国内2030t企业:广西合浦1(很快有3)1020t企业:茂名、苏州各1个,而国际上,法国IMRYS公司700t;巴西亚马逊地区200t。相比之下,我国企业规模如此之小,难以抵挡国外的竞争。

2)低档次产品生产线重复建设,不利于形成产区优势。我国现有主要高岭土生产企业的基本状况是:合浦353060t墙地砖(建材)325目高岭土价格300400/t;茂名20多家高岭土企业,规模一般小于2t;龙岩13家高岭土企业,精矿总产量10t,高档陶瓷用325目高岭土价格1 000/t左右;煤系高岭土企业有10家左右,一般规模3t以下,总产量15t,煅烧高岭土2 0002 500/t。特别值得关注的是煤系高岭土是我国独特的资源,储量之大,纯度之高,世界罕见。但是,规模太小重复建设,加上分散经营,有的已经被国外公司战略控制了,最终销售价格偏低,远没有达到实际价值。

3)骨干企业有较强的竞争力,但难以带动当地产业集聚发展。包括茂名高岭科技有限公司(造纸、涂料)、龙岩高岭土有限公司(高档陶瓷原料)、中国高岭土有限公司(石油催化剂)、北海兖矿高岭土有限公司(墙地砖原料)以及山西金洋高岭土公司(造纸、油漆和建筑涂料)等国内高岭土骨干企业。这些企业都是区域龙头高岭土企业,技术力量强、初具研发功能、产品技术水平达到国内领先水平,有的达到国际先进水平甚至替代进口产品。

4 高岭土行业科技创新建议

高岭土行业树立什么样的科技创新观念和探索新方法是未来高岭土行业自主创新发展的关键,高岭土矿物材料的科技创新新理念将为高岭土行业带入无限宽阔的开发应用新天地。

1)节能环保应该成为高岭土工艺创新主线,如:开发低能耗磁选设备;超导、系统除铁工艺;低能耗高效率的超细、煅烧工艺和设备。

2)高岭土用于环境修复可再生材料的应用开发,如:治理河水污染、有机废水及重金属污染。

3)用高岭土电子复合材料,如:开发静电或防静电材料;

4)用二氧化钛包覆高岭土的产业化技术开发,使高岭土依靠科技创新促进产业升级;

5)无尾矿生产与可持续发展,如:高岭土尾砂制备胶凝材料,部分替代水泥、提高水泥的应用性能;

6)用高岭土制备干燥剂;干燥剂产品可用于空气、天然气、专用气体、稀有气体、溶剂、烷烃、制冷剂(R12R22)等气体或液体的深度干燥;药品包装、电子元件、易变质物质的静态干燥;油漆、染料、涂料中作为脱水剂使用,用途广泛、潜力很大。

7)无定形SiO2(即白炭黑),其含量约占97%;酸浸渣中无定形SiO2与晶态SiO2含量接近。有选择地开发综合利用产品将获得较好的回报。

8)协调和集中产、学、研资源,开发标志性的大型煤系高岭土。合理开发利用180亿t煤系高岭土资源是高岭土行业未来的重要方向。

9)用高岭土制备止血剂,由于高岭土出色的快速诱发凝血时间,在各种粘土中选出了高岭土,鉴于使用高岭土作为QC 的替代品、降低烧伤风险的目的,作为战地或一般的止血贴剂有很好的使用价值和商业价值。

10)微生物除铁增白,试验证明混合菌群除铁比单一菌株更有效,试验结果表明混合菌群除铁有很强的针对性,对某些高岭土除铁效果显著

11)用高岭土制备高分子材料(如聚酯切片用高性能填料),不仅提高了高分子材料性能,也降低了石油化工原料的用量和产品生产成本,这个领域的应用研究对于非金属矿和高分子材料行业意义重大。

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